首页 > 解决方案 > 平板显示和背光键盘 > LightTools LightTools_LED背光分析实例

1)  案例背景
LED光源对绝大多数显示设备来说具有相当大的优势,它们紧凑、能耗低并且其生产对环境没有危害,同时还具备较长的寿命以及多样的颜色。但同时较之传统的CCFL它们也有不利条件,例如工作电流比较大,不易得到宽光谱输出,在侧入式背光设计中,近光源侧难以获得较均匀的光度学分布。

图一.侧入式背光模组

图二.直下式背光模组 

下面的应用案例将展示LightTools如何对侧入式背光模组作光度学和色度学的分析

2)问题概述
案例模型中基本模型为LCD显示器
--基本大小:5.5(宽) X 4(长)cm
--矩形平板,对角线长7.1cm,厚度2.5mm

光源类型:LED
--数量:3颗,单颗光通量:1流明(可用Osram LHR974代替)

亮度:250—300
--目标亮度均匀性20%(最小值/最大值),允许散射膜带来的光损。

3)实施步骤
LED光源建模
近似朗伯分布,宽光束角
--可以使用光线数据文件建模。(例如,Radiant Imaging测得的光源模型,或LED供应商提供的光线数据文件)
--或者用角度切趾对光源建模,利用LED说明文件里提供的配光曲线(如下图所示),抑或是在LightTools的LED光源库中搜索对应的光源模型(库中包含多个厂家的光源数据)

 为了更便于设计,通常会将切趾文件赋予拓展光源
--切趾文件(用txt文件定义)可以匹配真实LED的光强分布
--用户可以对切趾光源设置追迹的光线数,因此对于一些调整性试验来说,就可采用少量的光线来评估效果。

光线数据文件模型
为了模拟最终设计效果,使用光线数据模型是一个不错的方法
--由于是真实LED光源测试得到的结果,因此光线数据模型会更精准
--可支持百万级以上的光线数输出
--LightTools提供了光线采样功能,可以对数据文件的光线数进行设置,便于调整性测试。

导光板的输入端
通常在靠近LED端存在不均匀现象
--解决方法之一是将光导增长来增加混光距离
--此外可在LED端增加掩膜

导光板机理
-采用印刷网点或三维微结构
-根据均匀度设计需求调整导光板纵向网点密度趋势
-有了内置的二维和三维网点,反复试验法就变得非常便捷
-纹理功能可极大程度上降低复杂表面的建模时间,同时加速光线追迹

空间亮度

 

入光侧结构
-从入光处照度分布可以看到明显的光源间隔(a)
-在入光面排布锯齿状的微结构(三维纹理)能起到扩散光束的效果(b)→同时增强耦合效率

背光结构
-LightTools的背光工具可以协助用户完成这个模型的主体结构,同时还包括角亮度计、LED光源和入光面的锯齿结构
-同样,也能可将其他CAD软件中的三维模型导入至LightTools来使用


组件建模
--几何结构
--导光板(包含印刷网点和低反射膜),一组正交的增亮膜,LED固定架
--接收器
--表面接收器,空间和角度亮度计
--LightTools支持空间和角亮度同步仿真

模拟结果-空间亮度
--有效区域内的平均亮度值约为450Nit
→添加扩散膜后亮度下降
均匀度至20% → 添加扩散膜后可增强

模拟结果-角亮度
--法向亮度增强
--可视角度范围(+300)内的亮度均匀性较好


其他重要功能
--支持光谱分析
--每个光源可设置不同光谱分布
--更多的颜色分析功能,包括‘真彩色’RGB显示,CIE颜色分布,CRI、CQS、GAI以及相对色温等指标
--菲涅尔损耗、镀膜、表面和体散射
--增效功能,例如光线采样和概率分光
--此外还有帮助用户快速设计背光模组的网点优化功能


4)总结
LightTools能协助用户快速高效地完成背光模组的建模,并对现有的系统给出分析结果。对于不能满足要求的设计,利用软件本身的优化功能结合用户的设计经验,就能在最短的时间能实现既定目标。